基于FPGA的微型數字存儲系統設計方案

　　3 系統軟件設計

　　3．1 FPGA對Flash的讀、寫、擦除操作

　　FPGA執行對Flash的讀、寫、擦除操作是利用VHDL語言的狀態機實現的。狀態機控制Flash的時序電路簡單易行，邏輯關系一目了然。XC2S50接收到CY7C68013傳來的擦除控制命令，立即執行擦除操作。按照時序，首先寫入自動塊擦除設置命令60H，之后依次寫入2個行地址和1個列地址進行尋址，而后寫入擦除命令D0H開始執行擦除操作。

　　讀操作較為復雜，需要XC2S50和CY7C68013協同工作。這里只給出讀信號的操作過程。先寫人讀設置命令00H，因為讀一次執行一頁，所以地址的寫入是2個行地址和3個列地址，之后寫入讀命令，在等待rb變高后就可發送re信號將數據從Flash讀出。寫操作過程與讀操作類似，但寫操作完全由 XC2S50控制，寫完命令、地址后，開始寫入數據，直到寫滿2 KB數據，最后輸入頁編程命令。需要注意每寫完2 KB數據，Flash返回的狀態信號rb所等待的時間較長，大約是140μs。圖2為頁編程的流程。

　　3．2 CY7C68013控制邏輯及固件程序設計

　　CY7C68013主要完成兩部分工作，一是實現對擦除的控制開關命令，即上位機通過USB接口發送擦除命令，CY7C68013接收到這個命令后，會發送一個約為200 ms低脈沖通知FPGA啟動擦除操作；二是通過與FPGA配合，完成從Flash通過CY7C68013的GPIF接口讀入上位機的任務。 CY7C68013所用到的I／O包括控制線USBCTR1，狀態線US-BS0，讀信號線USBRD及8條數據線。

　　讀數時，首先由單片機發出讀數開始命令USBCTR1，FPGA接收到該命令后開始初始化，包括寫入讀數設置命令、地址及讀數命令，等待rb變高， USBS0置低，當單片機檢測到USBS0變低后，開始給出一系列脈沖GPIF(USBRD)，將2 KB數據依次讀出。與此同時，FPGA在等待幾百納秒后將USBS0置高，單片機在判斷USBS0變高后也將USBCTR1拉高，為下一頁讀數做準備。讀數時序如圖3所示。